Đề tài hướng dẫn học sinh xác định công thức hóa học của một chất

NỘI DUNG Dạng 1: Xác định công thức hoá học của chất khi biết hoá trị. Dạng 2: Xác định công thức hoá học của một chất dựa vào kết quả phân tích định lượng. Dạng 3: Xác định công thức hoá học của một chất dựa theo chương trình hoá học. Dạng 4: Xác định công thức hoá học của mặt chất bằng cách biện luận. Dạng 5: Xác định công thức hoá học của hợp chất hữu cơ gồm các nguyên tố

MỤC LỤC

I - LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI

II - NỘI DUNG

Dạng 1: Xác định công thức hoá học của chất khi biết hoá trị

Dạng 2: Xác định công thức hoá học của một chất dựa vào kết quả phân

I - LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI

Mục tiêu của ngành giáo dục hiện nay là đổi mới sự nghiệp giáo dục và đàotạo, xác định rõ mục tiêu đào tạo của ngành giáo dục các cấp trong đó có giáodục cấp Trung học cơ sở đó là việc giáo dục một cách toàn diện Cùng với bộmôn khác hoá học là một môn khoa học thực nghiệm chuyên nghiên cứu về cácchất và sự biến đổi các chất, nó gắn liền với thực tiễn đời sống sản xuất, do vậy

bộ môn hoá học ở trường Trung học cơ sở cần được coi trọng và quan tâm hơnnữa

Bộ môn hoá học ở cấp Trung học cơ sở nhằm trang bị cho học sinh hệthống kiến thức hoá học cơ bản bao gồm: Các khái niệm, công thức cấu tạo, cácđịnh luật hoá học phân loại các chất và tính chất của chúng Việc nắm vữnghoá học cơ bản góp phần nâng cao chất lượng đào tạo ở Trung học cơ sở

Trong quá trình dạy và học bộ môn hoá học, giải bài tập hoá học có vai tròrất quan trọng Bài tập hoá học là phương tiện chủ yếu để rèn luyện và phát triển

tư duy cho học sinh là công cụ để kiểm tra, đánh giá kiến thức và kỹ năng củahọc sinh, do vậy có thể nói giải bài tập là một trong những kỹ năng cơ bản củaviệc học tập bộ môn

Môn hoá học ở Trung học cơ sở là môn mới so với các môn học khác sốtiết giảng dạy trên lớp ít: Lớp 8 có 2 tiết/ tuần, lớp 9 có 2 tiết/ tuần Kiến thứchoá học lại khó và đa dạng nên đa số các học sinh còn bỡ ngỡ khi tiếp thu kiếnthức cơ bản dẫn đến nhiều học sinh không viết đúng công thức hoá học ở mộtchất, không lập được công thức của sản phẩm khi viết phương trình phản ứnghoá học

Qua nghiên cứu, phân loại các dạng bài tập tôi nhận thấy dạng bài xác địnhcông thức hoá học của một chất xuyên suốt chương trình học hoá 8 và hoá 9 nóchiếm một vị trí quan trọng trong chương trình hoá học ở cấp Trung học cơ sở.Bắt đầu từ khái niệm lập công thức và lập công thức căn vứ vào hoá trị, sau đó

là các bài toán xác định công thức căn cứ vào thành phần phần trăm các nguyên

tố, căn cứ vào phương trình hoá học Vậy phải hướng dẫn học sinh giải các bàitập xác định công thức hoá học của một chất như thế nào?

Trường Trung học cơ sở Xuân Nộn là một trong những trường có cơ sở vậtchất khó khăn, thêm vào đó có nhiều gia đình chưa quan tâm đến việc học tậpcủa con em mình, còn nhiều học sinh thì rất lười học, lười suy nghĩ, các em cho

là hoá rất khó, không làm được dẫn đến các em rất sợ môn hoá vì "môn hoá rấtkhó"

Việc hướng dẫn xác định công thức hoá học cho chúng ta biết : Phân tửkhối của chất, thành phần hoá học của chất từ đó biết được những tính chấtcủa chất Vì vậy tôi chọn đề tài này

II - NỘI DUNG

Các dạng bài xác định công thức hoá học của một chất:

Dạng 1: Xác định công thức hoá học của 1 chất khi biết hoá trị

* Công thức có dạng Ax By

A, B là ký hiệu hoá học của các nguyên tố cấu tạo nên chất

x,y là chỉ số nguyên tử các nguyên tố

Hoá trị của nguyên tố này thường là chỉ số của nguyên tố kia

Ví dụ: III A 0 l II Công thức hoá học Al 2 O 3

- Các chỉ số phải tối giản nên phải đơn giản chúng nếu cần

Nếu hoá trị hai nguyên tố như nhau, các chỉ số đều là 1

Ví dụ: Lập công thức hoá học của hợp chất chứa 2 nguyên tố sau:

a) Fe (III) và I (II)b) C (IV) và H (I) c) Na (I) và CI (I) d) S (IV) và O (II) e) Ca (II) và O (II) Giải:

Ca Công thức hoá học CaO

* Xác định công thức hoá học của một chất gồm một nguyên tố kết hợp với một nhóm nguyên tố

a) H I (SO4II)y Công thức hoá học H2SO4

b) Ca II (SO4III) y Công thức hoá học Ca3 (PO4)2

c) Al III (NO3)I y Công thức hoá học Al(NO3)3

d) K I x(C O3II)y Công thức hoá học K2CO3

e) Ba II x(SO3 II)y Công thức hoá học BaSO3

g) Cu II x(OH)I y Công thức hoá học Cu(OH)2

Dạng 2: Xác định công thức hoá học của một chất dựa vào kết quả phân tích định lượng:

* Một hợp chất vô cơ Ax By Oz có chứa % về khối lượng A là a% , % khốilượng B là b% , % khối lượng C là c% ta có tỷ lệ về số mol các nguyên tố:

x : y : z =

C B

A M

c M

b M

a

: :

Trong đó: a,b,c là thành phần % khối lượng các nguyên tố trong hợp chất

MA, MB, MC là khối lượng mol nguyên tử của các nguyên tố

- Với các hợp chất vô cơ tỷ lệ tối giản giữa x, y, z thường cũng là giá trịcác chỉ số cần tìm:

- Xác định xem công thức hoá học

ngoài H, S và O còn nguyên tố nào

- Lập phương trình đại số theo PTK x + 32y + 16z = 82

- Lập tỷ lệ khối lượng của từng

4 , 2

Ví dụ 2: Phân tích một hợp chất vô cơ A có thành phần % theo khối lượng

như sau: đồng là 40%, lưu huỳnh là 20% và oxi là 40% Xác định công thức hoá học của A

Giải:

- Xác định xem A ngoài Cu vào O còn

nguyên tố nào khác không

Vì % Cu + % S + %O = 40% + 20% + 40% =100%

- Đặt công thức ở dạng tổng quát Nên A chỉ có Cu, S và O

- Tìm nguyên tử khối (NTK) của từng

Cu M

O M

S M

Cu %

:

% :

%

= :1640

32

20 : 64 40

= 0,625 ; 0,625 ; 2,5

- Tìm chỉ số x, y, z

x, y, z là nguyên dương

(Tối giản nhất nếu là chất vô cơ)

Chia tất cả số hạng của tỷ số cho 0,625 tađược x: y: z = 1:1:4

- Lập thành công thức hoá học Công thức hoá học CuSO4

Ví dụ 3: Trong thành phần của thuỷ tinh chịu nhiệt có 18,43% K2 O, 10,98% CaO và 70,59% SiO 2 (theo khối lượng)

Hãy biểu diễn công thức hoá học của loại thủy tinh này dưới dạng oxit

Giải:

- Xác định trong thành phần của

thuỷ tinh ngoài 3 oxít K2O, CaO,

SiO2 còn oxít khác không

Vì %K2O + %CaO+ %SiO2 = 18,43% + 10,98%+ 70,59% = 100%

- Đặt CT hoá học ở dạng tổng quát Nên CTHH chỉ có K20, CaO và SiO2

CT tổng quát xK2O.yCaO.z SiO2

- Tìm phần tử khối của từng oxít K2O = 94; CaO= 56; SiO2 = 60

- Lập tỷ lệ x : y ; z ta có tỷ lệ x:y:z =

60

59 , 70 : 56

98 , 10 : 94

43 , 18

= 0,19 : 0,19 : 1,17

= 1 : 1 : 6

- Lập thành công thức hoá học CTHH của thuỷ tinh là: K2O.CaO.6 SiO2

Ví dụ 4: Một số loại thuỷ tinh pha lê có thành phần theo khối lượng là

7,132% Na, 32,093% Pb, thành phần còn lại là Silic và oxi Hãy tìm công thức hóa học của pha lê này dưới dạng các oxít

Giải:

- Xác định thành phần của thủy tinh

pha lê có 3 oxít

- CTHH có các oxít Na2O, PbO, SiO2

- Đặt CTHH ở dạng tổng quát - CTTQ: x Na2O.y Pb0 zSiO2

-Từ % Na tìm % Na2O trong công

thức

- Theo công thức hoá học Na2O ta có:"

46g kim loại Na tạo được 62 g Na2O7,132% KL Na tạo được 9 , 613 %

46

% 132 , 7 62



Na2O

- Từ % Pb tìm % Pb0 trong công

thức

- theo công thức PbO ta có:

207g Pb tạo ra được 223g PbO

0

% 574 , 34 207

% 093 , 32 223

Pb



- Từ % Na2O và % PbO tìm % của

SiO2 trong pha lê

- Thành phần theo khối lượng của SiO2 là:

613 , 9

= 0,155 : 0,155: 0,930 = 1 : 1 : 6

- Thành lập công thức hoá học - Công thức hoá học của loại pha lê này là:

Na2O.PbO.6SiO2

Ví dụ 5: Trong tinh thể hiđrat hoá của một muối SunFat kim loại hoá trị II.

thành phần nước kết tinh chiếm 45,234% khối lượng hãy xác định công thức của tinh thể này, biết rằng tinh thể chứa 11,51% lưu huỳnh

- Dựa vào % nước kết tinh lập phương

324 , 45 96

18





X n

- Dựa vào % S lập phương trình

100

51 , 11 18 96

324 , 75 96

Lưu ý: Với công thức hoá học của thuỷ tinh và tinh thể ngậm nước chỉ số

là hệ số và viết ở phía trước cuả các chất cấu tạo nên công thức hoá học

Nếu trong bài toán cho thành phần, phần trăm của các nguyên tố và phân

tử khối của hợp chất Ta có thể lập phương trình, giải phương trình và xác địnhđược công thức hoá học của hợp chất

Dạng 3: Xác định công thức hoá học của một chất dựa theo phương trình hoá học:

Hướng giải:

- Đặt công thức đã cho, viết phương trình phản ứng xảy ra Đặt số mol chất

đã cho, rồi tính số mol chất có liên quan

- Lập phương trình hoặc hệ phương trình toán học rồi giải tìm ra nguyên tửkhối của nguyên tố cần tìm, suy ra tên nguyên tố, tên chất và công thức hoá họccủa chất

Ví dụ 1: Hoà tan hoàn toàn 7,2g một kim loại hoá trị II bằng dung dịch HCl

thu được 6,72 lít H 2 ở ĐKTC xác định tên kim loại đã dùng

- Viết phương trình phản ứng A + 2 HCl -> ACl2 + H2

- Lập hệ phương trình đại số 1 (mol) 1 (mol)

x (mol) x (mol)

(1)

(1)

(2)

Ta có hệ x A = 7,2 (1)

x = 6,72 : 22,4 = 0,3 (2)

- Giải hệ phương trình A = 24

- Xác định công thức - Vậy A là kim loại Mg

Ví dụ 2: Khử hoàn toàn 16g bột oxit sắt bằng khí CO ở nhiệt độ cao, sau khi

phản ứng kết thúc, khối lượng sắt giảm 4,8g

Hãy xác định công thức hoá học của oxít sắt đã dùng

Giải:

- Đặt công thức hoá học và biện

luận

- Đặt công thức hoá học của oxit sắt là FexOy

sau phản ứng khối lượng oxit sắt giảm 4,8gchính là khối lượng của oxi trong oxit sắt

- Viết phương trình phản ứng FexOy + yCO to x Fe + yCO2

hay FexOy xFe + yO

56 x + 16y 16y

16 4,8

- Lập phương trình đại số 16 16y = 4,8 (56 x + 16 y)

giải phương trình ta được 32

y x

(x,y là số nguyên dương và tối giản)

- Lập thành công thức hoá học Công thức hoá học oxit sắt là Fe2O3

Ví dụ 3: Cho 208g dung dịch BaCl2 24% tác dụng vừa đủ với dung dịch chứa 27,36g muối Sunphát kim loại M Sau phản ứng thu được 800ml dung dịch muối clorua kim loại M có nồng độ 0,2M tìm công thức phân tử muối Sunphát

- Tìm số mol BaCl2 và số mol muối

clorua kim loại M

n BaCl2 = 0 , 24mol

204 100

24 208

2 274 , 0 16 , 0

y

x y

342 08

, 0

36 , 27

3 4

2 ( )  

n

m

- Xác định kim loại M và công thức

phân tử của muối

2M + 288 = 342

M = 27 => nhômCông thức phân tử của muối Sunphát là

Al2(SO4)3

Ví dụ 4: Cho 2,88 oxít của kim loại hoá trị II, tác dụng vừa đủ với 100ml

dung dịch H 2 SO 4 0,4M, rồi cô cạn dung dịch thì nhận được 7,52 g tinh thể muối ngậm nước Tìm công thức phân tử muối ngậm nước

88 ,

- Lập công thức oxít, muối Vậy công thức phân tử của oxít là FeO

Công thức phân tử của muối là FeSO4

- Tỡm khối lượng, mol nước kết tinh m H O

2 kết tinh = 7,52 - (0,04 x 152) = 1,44

O H

n

2 = 0 , 08 ( )

18

44 , 1

Ví dụ 5: Nhiệt phân hoàn toàn 12,6gam muối cacbonat một kim loại hoá trị

II Toàn bộ khí thu đợc cho hấp thụ hoàn toàn vào 200g dung dịch NaOH 4% đợc dung dịch mới (không còn NaOH) có nồng độ các chất tan là 6,63% Xác định kim loại

- Gọi kim loại cần tỡm là M

- Viết phương trỡnh phản ứng - Phương trỡnh phản ứng

b a

- Giải hệ phương trỡnh tỡm số mol và

khối lượng mol của muối

giải hệ được a = 0,1

b = 0,05

nMCO 3 = nCO 2 = a + b = 0,1 + 0,05 = 0,15Khối lượng mol của MCO3 là 84 ( )

15 , 0

6 , 12

g



- Tìm kim loại M và viết công thức

hoá học của muối

Ta có: M - 60 = 84

M = 84 - 60 = 24Vậy M là can xi

- Công thức của muối CaCO3

Dạng 4: Xác định công thức hoá học của một chất bằng cách biện luận.

- Cách giải tơng tự dạng bài tập công thức dựa vào PTHH, nhng phải biện luận

Ví dụ 1: 0,5lít khí A (đktc) có khối lợng là 0,759 g Đốt 3,4g khí A ngời ta thu

759 , 0 4 , 22

4 , 3

24 , 2 4 ,

8 , 1

Khụng chứa oxi (vỡ O = 16) và A phải cú hiđrụ

Số nguyờn tử H trong A là: 2

2

32 34





Cụng thức hoỏ học của hợp chất A là H2S

Vớ dụ 2: Hoà tan hoàn toàn 7,56g một kim loại M chưa rừ húa trị vào dung

- Lập hệ phương trình đại số Ta có hệ: xM = 7,56 (1)

42 , 0 4 , 22

408 , 9

, 0

56 , 7

Trong các kim loại thường gặp chỉ có A1

có hoá trị III ứng với NTK là 27 phù hợp

- Viết công thức hoá học Vậy M là A1

Ví dụ 3: Hoà tan hoàn toàn 8,9g hỗn hợp 2 kim loại A và B có cùng hoá trị II và có tỷ lệ mol là 1: 1 bằng dung dịch HCl thu được 4,48 lít H 2 ở ĐKTC Hỏi A, B là các kim loại nào trong số các kim loại sau: Mg, Cu, Ba,

Fe, Zn

Giải:

Gọi a là số mol của mỗi kim loại đã dùng

MA và MB lần lượt khối lượng mol của A

và B

- Viết phương trình phản ứng A+ 2HCl -> ACl2 + H2

1mol 1mola(mol) a (mol)

B + 2HCl -> BCl2 + H2

1mol 1mola(mol a (mol)

Từ (1/) và (2/) ta có:

MA + MB = 89

1 , 0

9 , 8

Ví dụ 4: Hoà tan oxít Rx O y bằng dung dịch H 2 SO 4 24,5% thu được dung dịch một muối có nồng độ 32,20% Hãy tìm công thức hoá học của oxít

- Lập phương trình đại số - Giả sử lấy mol RxOy hoà tan cần ymol H2SO4 và tạo

thành 1 mol muốn Mx(SO4)y

Khối lượng dung dịch H2SO4 là

mdd H 2 SO 4 = 400 ( )

5 , 24

98 100

gam y

y



Khối lượng muối tạo thành

mMx(SO 4 )y = xM + 96y (gam)

- Khối lượng dung dịch sau phản ứng

96

x y xM y

y xM

dương và có giá trị  42y/x 1 2 3 4

M 28 56 84 112

từ bảng trên ta thấy M = 56 và có hoá trị II là phùhợp

CTHH của oxít là: FeO

Dạng 5: Xác định công thức phân tử của hợp chất hữu cơ gồm các

nguyên tố C, H, O

Dạng đốt cháy (hay phân tích) a (g) một hợp chất hữu cơ A gồm C, H, O tathu được b (g) CO2 và c (g) H2O

Lập công thức của A Biết khối lượng mol của A (MA)

Để giải bài toán dạng này ta có thể dùng 1 trong 3 cách sau:

Tính % C = 100

11

3

a b

y C

Dựa vào dữ liệu bài toỏn dựa vào số mol lập tỷ lệ tương đương suy ra: x, y,

Hợp chất hữu cơ A chỉ cú 3 nguyờn tố

C, H, O

- Đặt cụng thức ở dạng tổng quỏt - Cụng thức tổng quỏt CxHyOz

- Lập tỷ lệ khối lượng cỏc nguyờn

tố

- Theo đầu bài ta cú tỷ lệ khối lượng

100

74 24 , 42

16 11 , 8 65 , 48

74 11 ,

8   y

y

2 100

74 24 , 42

- Lập công thức hoá học - Vậy công thức phân tử của A là C3H6O2

Ví dụ 2: Đốt cháy hoàn toàn 7,5g Hiđrô cacbon A thu đợc 22g CO 2 và 13,5g H 2 O Biết tỷ khối của Hiđrô cacbon so với H 2 = 15 Lập công thức của phân tử A.

- Tỡm khối lượng mol - MA = 15 x 2 = 30

- Lập tỷ lệ với ẩn x, y Lập tỷ lệ:

5 , 7

30 5 , 1 6

12



 y x

5 , 7

30 6

6 5

, 7

30

15  y

y

- Lập công thức hoá học - Vậy công thức phân tử của A là C2H6

Lưu ý: Trong các hợp chất hữu cơ chỉ số không tối giản

Ví dụ 3: Đốt cháy hoàn toàn 4,5g hợp chất hữu cơ A biết A chứa C, H,

O và thu được 9,9g khí CO 2 và 54g H 2 O

Lập công thức phân tử của A Biết phân tử khối của A bằng 60

Giải:

Cách 1: Dựa vào % khối lượng các nguyên tố

- Viết công thức hoá học ở dạng

tổng quát

- Công thức phân tử có dạng CxHyOz

- Tìm% khối lượng các nguyên tố C% = 100 60%

5 , 4 11

3 9 , 9 100 11

3



x a b

5 , 4 9

4 , 5 100

16 33 , 13 60

60 60

60 33 ,

13   y

y

1 100

60 67 , 26

- Viết công thức hoá học Vậy công thức phân tử của A là C3H8O

Ví dụ 4: Hợp chất hữu cơ A có phân tử khối là 60 Đốt cháy hoàn toàn 7,2gam A thu được 5,376lít khí CO 2 (ở ĐKTC) và 4,32g H 2 O Hãy xác định công thức phân tử của A

2 , 7

A mH = 0,24 x 2 = 0,48 (g)

m(C+H) = 2,88 + 0,48 = 3,36 (g)

- So sỏnh với khối lượng của A

đem đốt tỡm nguyờn tố cũn lại

m(C+H) = 3,36 < 7,2Vậy A cú oxi

- Viết cụng thức ở dạng tổng quỏt Cụng thức tổng quỏt: CxHyOz

- Viết phương trỡnh đốt chỏy A C

xHyOz + (x +

2 4

z y

, 0 12 , 0

, 0

24 , 0

2   y

y

- Tìm z Theo đề bài: 12x + y + 16z = 60; z = 2

- Viết công thức hoá học Công thức phân tử của A C2H4O2

Ví dụ 5: Hỗn hợp khí A gồm CO và một hiđrôcacbon để đốt cháy hoàn toàn 6,72 lít khí A, phải dùng vừa hết 39,2 lít không khí phản ứng tạo thành 8,96 lít CO 2 và 1,8g H 2 O Xác định công thức phân tử của hiđrô cacbon Biết oxi chiếm 20% thể tích không khí và các khí đều đo ở điều kiện tiêu chuẩn

Giải:

- Tính số mol của tất cả các khí

4 , 22

72 , 6 4 ,

% 20 2 , 39

84 , 7 4 ,

96 , 8

 (mol)

18

8 , 1

- Đặt công thức tổng quát của hiđrô

cacbon và đặt số mol của các khí